准二维钙钛矿由于其固有的稳定性，已经成为一种新的光电子学材料平台。阻碍器件性能提高的一个主要瓶颈是其基面上的有机分子层造成的高电荷注入势垒，因此目前性能最好的器件主要依赖于边缘接触。

近日，新加坡国立大学Kian Ping Loh报道了对于n=4的二维Ruddlesden-Popper钙钛矿（RPPs），石墨烯作为低势垒和栅极可调的范德华接触，在高偏压下观察到场发射的经典隧穿机制，而在低偏压下观察到直接隧穿机制。

文章要点

1）研究了分子薄单晶2D(C₄H₉NH₃)₂(CH₃NH₃)₃Pb₄I₁₃（(BA)₂(MA)₃Pb₄I₁₃，n=4）RPP中的电荷注入和电输运，并用范德华接触的石墨烯（G）作为FET器件的电极。此外，在金(Au)电极上制作了控制器件。

2）研究人员利用扫描隧道显微镜（STM）研究了二维钙钛矿在G和Au上的原子结构，结果发现Au上的衬底诱导无序程度高于G上，同时分子薄的2D钙钛矿上的畴结构与厚度有关，并用扫描隧道谱（STS）研究了层相关的隧道带隙。3）在RPP/G界面上，研究人员观察到从直接隧穿到Fowler-Nordheim（F-N）隧穿的电压依赖性转变，其中转变电压可以被栅极调制。此外，飞秒泵浦探测光谱还发现石墨烯与分子薄的2D钙钛矿之间存在50 fs或更小的超快电荷转移。

该研究表明，分子薄的2D钙钛矿和石墨烯异质结构可以作为光电子学的使能平台。

Leng, K., Wang, L., Shao, Y. et al. Electron tunneling at the molecularly thin 2D perovskite and graphene van der Waals interface. Nat Commun 11, 5483 (2020)

DOI：10.1038/s41467-020-19331-6

https://doi.org/10.1038/s41467-020-19331-6